Charakterystyka mineralogiczna dolnotriasowych surowców ilastych ze Skoków (Góry Świętokrzyskie)

(1)

Kwartalnik Geologiczny, L 27, nr l, 1983 r., str. 69- 86

U K D 552,527 :551. 761.1 :549.623 :552.52 :553.611. 1 '.2(438.222 Skoki)

Krzysztof SZĄMALEK

Charakterysty ka mineralogiczna dolno triasowych surowców ilastych

ze Skoków (Góry Świętokrzyskie)

Kom.pleks skał ilastych z rejonu Skoków reprezentowany jest 'przez wiśniowe mułowce i iłowce, odpo- wiadające serii hierogli.fowo-pseudooolitowej pstrego piaskowca środkowego. W składzie mineralnym

dominują minerały ilaste: illit, kaolinit, klinochlor i minerał mieszanopakietowy iIlit-smeklyt. W zmiennych proporcjach występują: kwarc, hematyt. getyt, gips i kalcyt. Pod względem ceramicznym su- rowce te można wykorzystać w przemyśle ceramiki budowlanej do wyrobów grubo- i cienkościennych

oraz drążonych. a także do produkcji wyrobów o czerepie spieczonym typu klinkierowego lub kamion- kowego.

WSTĘP

Na zlecenie Instytutu Geologicznego wykonano szereg otworów wiertniczych ' (do głęb. 30 m) w skałach triasowych północno-zachodniego obrzeżenia Gór Świę

tokrzyskich. Celem badań było poznanie składu mineralnego i chemicznego tych utworów oraz określenie własności fizykomechanicznych tworzywa ceramicznego otrzymanego po wypaleniu skały. Zbadano 10 próbek bruzdowych z otworów Skoki I/S i II/S (fig. I). Interpretację składu mineralnego oparto głównie na wynikach rentgenowskiej analizy proszkowej oraz termicznej analizy różnicowej. Szcze-

gółowo określono rodzaj występujących minerałów ilastych, od nich zależą

bowiem głównie własności użytkowe tworzywa ceramicznego. Przedstawione wyniki są fragmentem szerszych badań skał ilastych dolnego triasu tej części Gór

Świętokrzyskich.

Autor składa podziękowania doc. drowi hab. K. Szpili oraz doc. drowi hab.

R. Wyrwickiemu za krytyczne przejrzenie maszynopisu i wniesione uwagi.

(2)

70 Krzysztof Szamalek

Fig. 1. Lokalizacja otworów I/S i I1/S w okolicy Skoków na tle Mapy Geologicznej Regionu Święto

krzyskiego w skali I: 200 000

Location or the bor~holes liS and U/S in the vicinities or Skoki at the background or the Geological Map or the Góry Swiętokrzyskie Mts Region in the seaJe l: 200 000

Tp - piaskowce i ily wiśniowe pstrego piaskowca: Tm - wapienie płytowe i skaliste, margle i dolomity - wapień

muszlowy: Tk - ^iłypSITe i piaskowce - kajper: JI - piaskOwce i lupki z ^wk^ładkamirudy oraz seria parszowska - retyk i 1ias: Q - lIlwory czwartorzędowe

Tp - cherry-red ~andstones and cJays or Buntsandstcin: Tm - piaty and massive Jimeslones, marls and dolomites - Muschelkalk; Tk - mottled clays and !iandstones - Keuper: JI - sandstoncs and shales with ore intercalations and the Parszów Series - Rhaetian and Lias; Q - Quaternary deposits

GEOLOGICZNE WARUNKI WYSTĘPOWANIA

DOLNOTRIASOWYCH SKAŁ Z OKOLICY SKOKÓW

W otworach wiertniczych l/S i II/S odległych od siebie ok. 400 m stwierdzono

zespoły skał podobne litologicznie i stratygraficznie (tab. l). Przy określaniu wieku

. tych utworów po~ługiwano się schematem litostratygraficznym dla północnego

obrzeżenia Gór Swiętokrzyskich w ohrębie utworów "dolnego i środkowego

pstrego piaskowca" opracowanym przez H. Senkowiczową i A. Ślączkę (1962) oraz H. Senkowiczową (1970). Korzystano również z materiałów kartograficznych vii skali l: 50 000 okolic Radoszyc (I. Jurkiewicz) ..

Utwory w rejonie Skoków tworzą kompleks wiśniowych, miejscami pstro zabarwionych skał ilasto-mułowcowych z wkładkami i przerostami piaskowców (tab. l) o nieznacznym upadzie 5 -lOoN i rozciągłości równoleżnikowej. Ze wzglę

du na znaczne zdiagenezowanie mają one charakter iłowców i mułowców. Wśród

utworów nawierconych w otworze I/S na głęb. 6,7-6,8 m stwierdzono warstwę

fragmentów węglanowych dobrze obtoczonych i zabarwionych pyłem hematytowym na wiśniowo. Są to, opisywane w literaturze, pseudooolity charakterystyczne dla serii hieroglifowo-pseudooolitowej pstrego piaskowca środkowego (I. Jur- kiewicz). Występowanie pseudo oolitów, wobec braku fauny i flory, było pod-

stawą do ustalenia pozycji stratygraficznej badanych utworów na górną część pstrego piaskowca środkowego. Osady pstrego piaskowca środkowego w granicach arkusza Radoszyce osiągają ok. 600 m miąższości (I. Jurkiewicz). Seria hierogli-

(3)

Nr otworu

IIIS

liS

Charakterystyka mineralogiczna dolnotriasowych surowców ilastych 71

Nr próbki

.:.

R-41

-

R-42 - R-43

-

- -

R-44

-

R-45

-

R-46 -

. -

R-47

-

R-48

-

R-49

-

R-50

-

Tabela I Profil litologiczny osadów z otworów 1/5 II/S

Głębokość

wrn

4,0- 4,7 4,7- 6,0 6,0,- 7,0

7,0- 7,5 7,5- 9,0 9,0-10,0

10,0- 11,0 11,0 - 13,0

1,7- 2,3 2,3- 2,9 2,9- 3,1 3,1- 3,2 3,2- 3,7 3,7- 5,6 5,6- 5,9 5,9- 6,4 6,4- 6,5

6,5- 6,7 6,7 - 6,8

6,8- 7,5 7,5 - 12,0

12,0-13,0 13,0- 13,7 13,7- 13,9 13,9- 16,5 16,5- 16,7 16,7-16,9 16.9- 17,0 17,0-18,4 18,4- 18,5

20,0-21,2 21,2- 21,4 21,4 -25,0 25,0- 28,0 28,0- 30,0

Opis litologiczny

Ilowiec brązowożółty.

Mułowiec brązowożółty.

!'v1ułowiec brązowoz6łty z przewarstwieniami iółtego iłowca.

Piaskowiec drobnoziarnisty szarożólty.

Iłowiec wisniowy l przewarstwieniami żółtego, wkładki

piaskowca jamistego.

Iłowiec wiśniowy z przewarstwieniami żółtego, wkładki

piaskowca jamistego.

Mułowiec wiśniowy z wkla~kami żółtego mułowca.

Mułowi~ wiśniowy z fragmentami mułowca szaronie- bieskawego.

Iłowiec wiśniowy z wkładkami iłowca szarego.

Mułowiec wiśniowy zbity, twardy.

Mułowiec wiśniowy kruchy.

Piaskowiec wiśniowy drobnoziarnisty.

Mułowiec wiśniowy.

Iłowiec wiśniowy z wkładkami szarego mułowca.

Mułowiec wisniowy kruchy.

Iłowiec wiśniowy.

Słabo ~diagenezowany zlepieniec. dobrze obtoczone oto- czaki piaskowca, mułowca i skał krystalicznych.

I łowiec wiśniowy.

Mułowiec wiśniowy z zabarwionymi pyłem hematytowym na wiśniowo onkoidami kalcytowymi, średnica onkoidów od 1,5 do 2,5 mm.

Iłowiec wiśniowy.

Mułowiec wiśniowy kruchy, z fragmentami skal wapien- nych i szarego mułowca, przerosty iłowca.

Iłowiec wiśniowy.

Mułowiec wiśniowy z fragmentami szarego piaskowca.

Mułowiec szary HCI+ +.

Mułowiec wiśniowy z wkładkami szarego mułowca.

Piaskowiec drobnoziarnisty szary.

Iłowiec wiśniowy.

Piaskowiec drobnoziarnisty wapnisty, słabo zwięzły.

Przewarstwienia mułowca i iłowca wiśniowego.

Piaskowiec drobnoziarnisty szary HCI-.

Brak rdzenia.

Iłowiec wiśniowy.

Mułowiec wiśniowy kruchy.

Mułowiec wiśniowy oddzielający się płytkowo.

(4)

72 Krzysztof Szamalek

fowa przekracza w tym rejonie 400 m miąższości i dominuje w kompleksie skał środkowego pstrego piaskowca.

Pseudooolity stwierdził również A. Barczuk (1979) w skałach ilastych północ

no-wschodniego obrzeżenia Gór Świętokrzyskich. Określił je jako zrekrystalizo- wane oraz zażelazione onkoidy kalcyt owe i przyjął za poziom korelacyjny dla naj-

wyższych partii pstrego piaskowca środkowego. W zaproponowanym podziale litostratygraficznym pstrego piaskowca wschodniej części północnego obrzeżenia

Gór Świętokrzyskich A. Barczuk (1979) zaliczył utwory ilaste z onkoidami kalcytowymi do "iłowców z Michałowa" . Wiekowo odpowiadałyby one iłowcom na- wierconym w rejonie Skoków. A. Szyperko-Śliwczyńska (1980) w zaproponowanym usystematyzowaniu litostratygrafii pstrego piaskowca w Polsce wydzieliła

w nim kolejne formacje i ogniwa. Utworom ilastym serii hieroglifowej odpowia-

dałyby w tym podziale formacje 2 i 4. _

Badania utworÓw triasowych obrzeżenia Gór Swiętokrzyskich prowadziła

m.in. K. Pawłowska (1978, 1980). Na podstawie profilu otworu wiertniczego w Rudzie Strawczyńskiej podała litologię i stratygrafię pstrego piaskowca środko

wego, wydzielając w nim dwa kompleksy skał mułowcowo-piaskowcowych, od-

powiadających warstwom hieroglifowo-pseudooolitowym (K. Pawłowska, 1978).

Podsumowując można stwierdzić, że osady ilaste z rejonu Skoków reprezento- wane przez wiśniowe iłowce z mułowcami pochodzą z warstw hieroglifowo-pseudo- oolitowych pstrego piaskowca środkowego: Stropowe partie osadów z otworu II/S zabarwione brązowożółto stanowią zapewne młodsze ogniwo niż wiśniowe iłowce napotkane w otworze l/S. Może na to wskazywać fakt podściełenia brązowo

żółtych osadów wiśniowymi iłowcami, analogicznymi jak w otworze ł/S.

SKŁAD ZłARNOWY

Z rdzeni wiertniczych obu otworów pobrano 10 próbek bruzdowych, które moczono przez 24 h, a następnie przemywano przez sito o średnicy oczek 0,06 mm. Frakcje wydzielano metodą swobodnej sedymentacji, oblicżając czas opadania ziarn ze wzoru Stokesa. Jako dyspergatora używano wody amoniakalnej. Wyniki analizy składu ziarnowego zamieszczono w tab. 2.

Tabela 2 Sklad ziarno",y skal ilastych ze Skoków

Nr Nr ^Zawartośćw % wag. frakcji w ~m

otworu próbki

>60 60-10 10- 5 5-2 <2

R-41 27,1 21,8 9,3 10,2 31,6

II/S R-42 9,7 38.5 9,1 8,0 34,7

R-43

,

^63,2 ^17.1 ^4,3 ^4.5 ^10,9

R-44 14,8 38,2 13,4 10,7 22,9

R-45 17,1 47,6 11,1 9,8 14,4

R-46 4,2 28,5 18,8 18,3 29,2

l/S R-47 4,9 30.9 15,4 18,1 30,7

R-48 9,0 41.3 . 14,1 12,4 23,2

R-49 4,5 32,2 18.2 16,2 28,9

R-50 9,5 39,7 14,8 ' 13,9 22,1

(5)

Charakterystyka mineralogiczna dolnotriasowych surOwców ilastych 73

Skład ziarnowy analizowanych próbek skał jest zbliżony do siebie. Różnice

w zawartości poszczególnych frakcji wahają się w granicach kilku procent. Jedy- nie próbki R-43 i R-45 charakteryzują się znacznie mniejszą zawartością frakcji

< 2 I'm, przy równoczesnym wzroście zawartości frakcji grubszych. Spowodowa- ne jest to większą lityfikacją tych próbek, która utrudniała ich dezintegrację w przy-

jętym w analizie czasie moczenia. We frakcji >601'm prócz fragmentów iłowców występują ziarna kwarcu, kalcytu, gipsu, okruchów skał magmowych i węglano

wych. Agregaty złożone z ziarn minerałów ilastych występujące w tej frakcji spo- jone są pyłem hematytowym.

SKŁAD MINERALNY

Określenie składu mineralnego' oparto na wynikach rentgenowskiej analizy proszkowej, termicznej analizy różnicowej i analizy chemicznej.

Analizę rentgenowską przeprowadzono w aparacie typu Geigerflex oraz DRON-J stosując prasowane i sedymentowane preparaty proszkowe ziarn frakcji <2I'm. Jako źródła promieniowania używano antykatody

Fe

(Geigerflex)

i Co (DRON-/). Identylikację mineralów ilastych oparto na podstawie występowa

nia najsilniejszych reneksów pierwszych rzędów ugięcia i ich zmianie poloże

nia i kształtu, zaniku, wzmocnieniu lub osia bieniu po glikoIowan!U ^I prażeniu.

Skład mineralny określony na podstawie analizy rentgenowskiej przedstawiono w tab. 3, zaś dyfraktogramy wybranych próbek na fig. 2.

Tabela 3

Skład mineralny frakcji < 2 IJ.m oznaczony na podstawie rentgenowskiej analizy proszkowej Nr otworu Nr próbki Skladniki

R41 i, K, S, Q, C, p II/S R-42 i, K, CI, Q, p

R-43 i, K, Q, h, P

R44 i, K, i - S, Q R-45 i, K, kI, i - S, Q, G, P R-46 i, kI, K,i - S, Q, p l/S R47 i, kI, K, l - S, Q

R-48 l, kI, K, l - 5, Q, h, P R49 l, kI, K, i - S, Q, h, G, P R-50 l, kI, K, l - S, Q, P

J - illit, K - kaolinit, S - smektyt, Q - kwarc, C- kalcyt, p - plagioklaz, CI - chloryt. ki - klinochlor, J-S - minerał mieszanopakietowy iJlit-smektyt, G- gips, h - hematyt

Analizę termiczną przeprowadzono w derywatografie firmy MOM (naważ

ka - 500 mg, szybkość nagrzewania 10'jmin) badając próbki skał oraz wydzie-

loną z nich frakcję < 2 I'm (fig. 3, 4). Szacunkowe stosunki ilościowe w obrębie

(6)

o

o o

,

OTWÓR!iJs

o

~

^" ^I^I^J'~

^,

s

,\

...

^/

,

•

IH2 A_~

,

10

~- ~b

J'

" ,

, . . - /

"

o ^,^o

,

I ń

" ,

o ń

,.~,

OTWÓR IJs ^; ¹⁰

.b

/ -/

;\ )

O, iK ... .... J

~ l '"

~~ o

"'~' i \.

r~-...J"-' ^'^b

f"

O

^,

^l

I

o

~

'. _--

l i X l) JI ~ 10 :II :II 1'7 111 n Ol< l) n ... 10 9 • " • ~ ~ I) ,. 1\ li I I l • s .·u ~ D ~ ~ ~ a u n ~ n ~ n n ~ n ~ • n • ~ ~ » ^Q ^" ~ I

.

^,

.

^~ ^"1.

Fig. 2. Dyfraktogramy wybranych próbek z otworów II/S i 1fS (frakcja <2 łlm)

Diffractograms of sclccted sampIes from the boreholes II/S and l/S (fraction bclow 2 J.lm)

a - preparat sedymentowany: b - prtpllrat nasąc70ny @.1ikolem etylenowym: c - prepara! praźony w temp. 550^DC: CI - chloryt: J _ illit; K _ kaolinit; S _ smek!y!; Q _ kwarc: C - kalcyt: J-5 - minera I micszanopakictowy iIIit-smektyt

a - sedimentary ~amplc: b - sample saturaled wit h ethrlcO(: glycol: c - sample burncd al tcmperalure 550"C: CI - chlorite; J _ illile: K _ kaolinile: $ _ smectitc: Q _ quarlZ: C - calcite: J - $ - mixed.lay.er iIlite-smcctite minerał

....,

I

...

;><

~ !i _o

~

en N

~

li

(7)

Charakterystyka mineralogiczna dolnotriasowych surowców ilastych 75

zespołu minerałów ilastych oraz ich ogólną zawartość w badanych próbkach obliczono na podstawie ubytku masy towarzyszącego dehydroksylacji.

Skład mineralny oraz szacunkowe stosunki ilościowe między jego składni

kami zidentyfikowanymi termiczną analizą różnicową przedstawiono w tab, 4.

Illit stwierdzono na podstawie silnych refleksów o wartościach 9,98 i 4,98 A.

Występuje on we wszystkich badanych próbkach i jest głównym minerałem ilastym. Podstawowe efekty termiczne w temp. 560-570°C i 960-970°C oraz stra- ta masy związana z dehydroksylacją potwierdzają występowanie illitu.

Na wszystkich dyfraktogramach występuje szeroki, asymetryczny refleks w zilkresie 11- 12

A

dochodzący od strony nisko kątowej do refleksu 9,98

A

illitu.

Jest on wyrażny w próbkach z otworu l/S, natomiast w próbkach z otworu II/S zaznacza się słabiej. Po nasyceniu glikolem etylenowym i po wyprażeniu próbek asymetria refleksu zanika. Glikolowanie powoduje, że refleks 9,98

A

illitu staje się bardziej ostry i symetryczny; między nim a refleksem chlorytu 14,25

A

tworzy

się rozległe obniżenie (plateau), natomiast prażenie sprawia wzmocnienie i sy- metryczność refleksu 9,98

A

illitu. Występowanie asymetrycznego refleksu ok.

II - 12

A

i zmiana jego położenia oraz kształtu po prażeniu i glikolowaniu prepa- ratów świadczą zapewne o obecności minerału mieszanopakietowego illit - smektyt o niskiej zawartości pakietów smektytowych. Ze względu na małą ilość minerału

mieszanopakietowego w ogólnym składzie mineralnym nie można było zastosować dokładnych metod określenia w nim stosunku pakietów illitowych do smektytowych (J. Środoń, 1980). Niezbyt znaczna zawartość minerału mieszanopakiet0- wego oraz maskująoe efekty termiczne innych minerałów były powodem, że nie zostal on jednoznacznie zidentyfikowany metodą termiczną·

W próbce RAI stwierdzono występowanie smektytu na podstawie charakte- rystycznego refleksu ok. 15

A,

który po glikolowaniu przesunął się na pozycję ok. 18

A.

Przesunięcie to jest większe niż podawane zazwyczaj w literaturze, wią

zać je chyba należy z występowaniem bardzo drobnoziarnistego smektytu i wpły

wem wielkości ziarn minerału na otrzymaną wartość d_r_x_w Zarejestrowane na de- rywatogramach efekty termiczne w temp. ok. 200°C (przegięcie) i dehydroksylacja w temp. 560°C pozwalają przypuszczać, że smektyt ten zbliżony jest do beidelitu (A. Wiewióra, R. Wyrwieki, 1974). Obserwowane efekty termiczne wykluczają obecność montmorillonitu. Stwierdzony zatem dioktaedryczny smektyt można określić jako minerał szeregu beidelit-nontronit. Jest to uzasadnione, między

tymi dwoma członami istnieje bowiem szereg ogniw pośrednich (L. Stoch, 1974).

Kaolinit, którego podstawowe refleksy pokrywają się z chlorytem, stwierdzono na podstawie zmian refleksu 7,2

A.

Po wyprażeniu próbki w temp. 550°C nie jest on rejestrowany na skutek rozpadu struktury kaolinitu. Porównując in-

tensywność refleksów (001) illitu i kaolinitu na dyfraktogramach można stwier-

dzić, że illitu jest około trzy razy. więcej niż kaolinitu. Wyliczone z derywatogra- mów szacunkowe ilości tych minerałów (tab. 4) potwierdzają illitowo-kaolinitowy charakter badanych skał ilastych.

Chloryt zidentyfikowano na podstawie refleksu 14,25

A,

który po wypraże

niu zwiększał swą ińtensywność, natomiast po glikowaniu nie zmieniał położenia

(fig. 2). Szczegółowsze badania chlorytu oparto na zalecanych przez S.W. BaileYd (1972) wzorach Brindleya i Albee'ego. Ze wzoru BrindleYd obliczono ilość pod-

stawień AP+ w miejsce Si⁴+ w warstwie-tetraedrycznej, zaś ze wzoru Albee'ego

określono sumę podstawień AI^'V

+

AI^VI

+

Cr w warstwie tetraedrycznej i okta- edrycznej. Uzyskane wyniki wskazują na obecność w próbkach klinochloru, po- wszechnie występującego w osadach ilastych trioktaedrycznego chlorytu magne-

(8)

Tabela 4

Skład mineralny i szacunkowe stosunki ilościowe (w ^O^/^fiwag.) surowców ilastych ze Skoków na podstawie analizy termicznej Numer próbki

Składniki R-41 R-42 R-43 R-44 R-45 R-46 R-47 R-48 R-49 R-50 ,

<2 n <2 n <2 n <2 n <2 n <2 n <2 n <2 n <2 n <2 n

Minerały ilaste 80 50 70 35 70 40 70 40 70 50 70 50 70 50 70 45 70 40 70 50 w tym:

illit 80 80 80 75 80 75 70 70 65 70

kaolinit lO 15 20 25 20 25 30 35 35 30

smektyt lO - śl. - - - - - - ^-

chloryt - ^- - - ^- ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++

Getyt 8 5 8 5 lO 5 11 - - ^- - - ^- - - - - ^- - -

Kalcyt 4 4.5 - ^- ^- ^- ^- ^- ^- ^- ^- ^4,5 ^- ⁴ - ^2,5 - ^4.5 ^- ²

Gips· - - - - - - - + - + - + ^- + ^- + ^- + ^- +

• uzupełnieniem'do łOO% składu mineralnego ^są:kwarc, hematyt, ^minerałynieaktywne termicznie; <2 - frakcja <2 ^~m;n - próbka ^skały;- - nie stwierdza.

no występowania; + - minerał występuje w ilości trudnej do oznaczenia; + + - efekty termiczne chlorytu maskowane przez efekty illitu i kaolinitu

(9)

Charaktery~tyka mineralogiczna dolnotriasowych surowców ilastych 77

"

Fig. 3. Derywatogramy wybranych próbek skały i wydzielonych frakcji <::! 11m z otworu wiertniczego II/S

Derivatograms or selected sampies or rock and separated fraction below 2 łlm from the borehole II/S I. 3 - próbki R-42 i R-4J w swnie naturalnym: 2, 4 - próbki R-4.2 i R-4J. frakcja <.2 ~Im: 5. 6 - krzywe TG. pro- (;cnt utrat) ma~y próbek R-4.2 i RAJ. frakcja <.2 !lm

l. J _. sample~ R-4.2 and R-4J in natura! stale: 2. 4 - sampies R-4.2 and R-·n fr<lction bdow 2 flm: 5. 6 - curves TG. per cent of lo)s of mass ol" ~ample~ R-4.2 and R-4J. I"raction below .2 flm

Fig. 4. Derywatogramy wybranych próbek i wydzielonych frakcji <211m z otworu wiertniczego liS Derivatograms ol' selected sampies and separated fraction below 211m from the borehole l/S

1. .~. ; - pnihki R-4·t R--I-6 t R-47 w ~tanic naturalnym: 2. -I. (, - frakcjol < 2 pm l pnihck R-44. R-46 i R-47: 7.

X. <) - kr/Y""-c TG. proccnt ulral~ mil~y próbek R-.\4. R-46 i R-.. n. frakcja 2 ~tlll

I. 3. 5 - sampies R-44. R-46 and R-47 in naturaJ stale; 2.. 4. 6 - rruclion belo\\ .2 pm from sampies R-44, R-46 and R-47; 7.8. <) - TG curves. per cent of 10ss of mas~ ol' sample~ R-44. R·46. and R-47. rraction below 21lm

zowego. Zawartość klinochloru wzrasta wraz z glębokością, a więc występuje

on w większych ilościach w osadach starszych. Podobną zależność stwierdzili w utworach ilastych triasu górnego okolic Kluczborka A. Wiewióra i R. Wyrwicki (1977). Podają oni, że zawartość chlorytu rośnie tu ku osadom starszym, kaolinitu zaś ku osadom młodszym. Zmiana stosunków ilościowych między kaoli- nitem i klinochlorem w większych kompleksach skał ilastych wiązać się może

z diagenezą i procesami postdiagenetycznymi osadów ilastych. Zachodzi wówczas

(10)

Sldad chemicUlY dolaotriasowycb skał ilastycb ze Skoków (w % wag.)

Nr Głę:bokość

SiO_l Al10_J Fe2

°,)

^CaO ^MgO ^Na10

próbki wrn Ti0₂

R-41 4,0- 1,0 65,64 13,50 0,66 5,51 4,35 1,11 0,54

R-42 9,0-10,0 68,49 12,18 0,66 5,18 1,59 1,81 ,1.08

R-43 10,0-13,0 51,95 11,38 0,10 8,34 2,42 1,64 1,40

R-44 1,1- 3,1 61,68 11,45 0,18 8,35 2,03 1.46 1.00

R-45 3,1- 6,1 63,81 15,66 0,81 1,19 1,88 0,81 2,26

R-46 6,1- 9,0 55,26 19,15 0,84 1,84 2,11 2,08 1,12

R-41 9,0-12,0 55,91 19,43 0,85 9,49 2,46 1,98 1,62

R-48 12,0- 16,5 63,51 16,39 1,00 1,18 1,88 1,35 2,20

R-49 20,0-25,0 51,08 18,51 0,85 1,84 3,19 1,61 1,00

R-50 25,0- 30,0 62,21 11,12 0,18 1,12 1,59 2,08 1,24

Analizy wykonano w "Cergeo" Opole.

K,O S03 Straty

prażenia

1.60 0,24 5,10

1,80 0,31 5,20

2,50 0,61 '6,95

2,00 0,21 4,90 2,14 0,55 4,10 2,40 0,36 1.23 2,40 0,29 5,30

2,14 0,38 3,35

2,20 0,11 1,00 1,90 0,34 5,30

Tabela 5

Suma

99,51 99,56 99,95

99,92 99,93 99,65 99,19 99,98 99,51 99,14

-.l 00

:o<

3

!!t

2,

~ 3 n ~

...

(11)

Charakterystyka mineralogiczna dolnotriasowych surowców ilastych 79 przebudowa struktury typu I: I kaolinitu w struktury 2: I, np. illitu, czy 2: I : I chlorytu (L. Stoch, 1974).

Na obecność hematytu wskazują refleksy 2,70 i 3,68 A. Getyt stwierdzono na podstawie wyników analizy termicznej. Do orientacyjnego obliczenia zawar-

tości tego minerału wykorzystano endotermiczny efekt w temp. 300'C (tab. 4).

W kilku próbkach stwierdzono kalcyt. Daje on charakterystyczny refleks 3,03 A, .natomiast na krzywej OT A efekt endotermiczny w temp. ok. 760'C zwią- zany z termicznym rozkładem węglanu. .

W próbkach R-42 i R-45 występują niewielkie ilości plagioklazów. Gips stwierdzono za pośrednictwem wyraźnego refleksu 7,6

A .

Obecność tego minerału na derywatogramach zaznaczyła się efektem endotermicznym w temp. ok. 200'C.

Kwarc jest powszechnym składnikiem wszystkich próbek skał.

Podsumowując należy stwierdzić, że skały ilaste ze Skoków zbudowane są głów

nie z minerałów ilastych, w ilości ok. 50%. W ich obrębie dominuje illit, obok niego występuje w zmiennych ilościach kaolinit, klinochlor, smektyt szeregu beidelit-nontronit oraz minerał mieszanopakietowy illit - smekty!. Pozostałe skład

niki mineralne to: kwarc w ilości ok. 25 % (jako pelit kwarcowy), hematyt i getyt, kalcyt, gips. Znaczna zawartość TiO, (tab. 5 i 6) 'wskazuje na obecność minerałów

tytanu, jednakże nie wykazano rentgenowsko ich obecności. .' W obrębie minerałów ilastych stwierdzić można następujące prawidłowości:

- występowanie zespołu illit-kaolinit-chloryt w górnej części profilu oraz

zespołu illit - chloryt - kaolinit w części dolnej;

- obecność minerałów mieszanopakietowych illit- smektyt w dolnych warstwach osadów.

SKŁAD CHEMICZNY

Oznaczono zawartość głównych składników chemicznych w próbkach skał oraz we frakcji < 2 ~m (tab. 5 i 6).

Porównując średnie zawartości pierwiastków.w próbce skały i we frakcji < 2 ~m można stwierdzić: .

- wzrost zawartości Al,Oj i Fe,Ó, we frakcji <2 ~m;

- spadek zawartości SiO, we frakcji < 2 ~m.

Wzrost zawartości Fe,O, związany jest z występowaniem drobnodyspersyj- nego pyłu hematytowego. Ponieważ Al,O, jest podstawowym obok SiO, skład

nikiem minerałów ilastych, wzrost jego zawartości we frakcji < 2 ~ jest zrozu-

miały, w tej frakcji grupują się bowiem głównie minerały ilaste. Spadek zawar-

tości SiO, związany jest z obecnością kwarcu głównie we frakcjach -> 2 f'm. Po-

zostałe składniki chemiczne występują w przybliżeniu w równych ilościach we·

frakcji < 2 ~m

i

w skale.

Porównując zmiany zawartości składników chemicznych wraz z głębokością można zauważyć wzrost ilości MgO ku osadom starszym. Wiąże się to ze zwiększo

ną zawartością klinochloru - chlorytu magnezowego' w warstwach starszych.

Pozostałe składniki chemiczne zachowują się względnie stabilnie.

Na podstawie porównania wyników analizy chemicznej z danymi przedstawio- nymi przez A. Barczuka (1979) stwierdza się zauważalny wzrost zawartości Na,O, CaO, Fe,O, i TiO,. Wyjątkowo, bo aż kilkakrotnie większa jest zawartość Na,O, co można wiązać z występowaniem plagioklazów oraz siarczanów w badanych próbkach skał. Plagioklazy te mają charakter sodowo-wapniowy, stąd podwyż

szenie zawartości Na,O i CaO.

(12)

Skład chemiczny frakcji < 2 J.1m wydzielonej ze skal ilastych ze Skok6w (w % wag.)

N, Głębokość

Si0₂ AI₂0_J TiOl Fe2O., CaO MgO Nap K,O

próbki wrn

R·41 4,0- 7,0 50,78 20,02 0,61 8,46 5,07 1,04 1,82 2,40

R-42 7,0-10,0 49,95 23,84 0,77 8,87 2,75 0,8) 1,66 2,40

RA3 10,0- 13,0 45,54 22,88 0,53 10,73 2.56 1,93 0,94 2,50

R·44 1,7- 3,1 44,90 23,51 0.75 10,11 3,77 0,62 2,60 3.20

R·45 3,7 - 6,7 44,41 2),80 0.87 11,88 2,83 1,16 1,04 2.24

R·46 6,7- 9,0 45,64 24,43 0,90 10,62 3,47 0,73 1,86 3,25

R·47 9,0- 12,0 45,66 24,89 0.93 10,42 1,59 2,39 2,00 3,25

RA8 12,0- 16.5 45,99 25,)3 0,95 7,85 2,42 1,83 1,06 2,66

R·49 20,0-25,0 44,79 24,10 0,99 11.55 1,74 2,39 1.76 3,20

R·50 25,0- 30,0 45,02 24,23 0.99 10.73 1,44 3,12 1,52 2,20

Analizy wykonano w "Cergeo" Opole.

SOJ Straty prażenia

0,31 9.06

0,46 8,20 0,86 10,75

0,19 9,80

1,01 10,53

0,38 8,65

0,67 8,00 0,77 10,95

0,49 8,65

0,44 10,06

Tabeła 6

Suma

99,57 99,73 99,62

99,55 99,77 99,93 99,80 99,81 99,66 99,75

00 O

;>:

;:

~

;

2,

~ 3

~ ;;-

~

(13)

Charakterystyka mineralogiczna dolnotriasowych surowców ilastych 81 Wysoka zawartość TiO, we frakcji <211m może wskazywać na obecność minerałów tytanu. Przy zbliżonej zawartości TiO, we frakcji < 2 11m kaolinu z okolic Wyszonowic K. Szpila i P. Dzierżanowski (1979) stwierdzili anataz i rutyl.

Należy sądzić, że minerały te występują również w iłowcach ze Skoków, bowiem A. Barczuk (1979) wykazał ich obecność w grupie minerałów akcesorycznych wydzielonych z iłowców z Michałowa.

WŁASNOŚCI CERAMICZNE

Badania własności ceramicznych metodą krzywych wypalania surowca (R. Wyr- wieki, 1978) przeprowadzono w dziewięciu temperaturach stosując interwały 50°C w zakresie temp. 850-1250°C. Surowce ilaste ze Skoków przyjmują od 15 do 25%

wody zarobowej, dając masę podatną lub słabo podatną do plastycznego formowa- nia. Skurczliwość wysychania waha się od 3,7 do 5,6%, co pozwala zaliczyć je do

średnio plastycznych na granicy z chudymi.

W warunkach laboratoryjnych otrzymano trzy rodzaje tworzywa ceramicznego: porowate, spieczone i spęcznione. Zakresy temperatur otrzymania tworzyw oraz inne własności technologiczne przedstawiono w tab. 7. Surowce z próbek RAI i R-49 są nieprzydatne do produkcji wyrobów o czerepie porowatym, zawie-

rają bowiem znaczne ilości marglu, powodującego uszkodzenia czerepu. Optymal- nym zakresem temperatury dla wypalania tworzywa porowatego jest przedział

900 - 1050°C. Tworzywo wypalone w temp. 900°C cechuje się nasiąkliwością

w zakresie 11,7-13,5% i wytrzymałośCią na ściskanie 0,7 R, > l kN/cm'. Two- rzywo porowate otrzymane w temp. 1050°C charakteryzuje się nasiąkliwością

9-10% i wytrzymałością na ściskanie 0,7 R, 2,7-3,1 kN/cm'. Tworzywo porowate otrzymane w zakresie 900 - 1050°C spełnia kryteria przydatności dla surow- ców do produkcji wyrobów grubo- i cienkościennych oraz drążonych.

Tworzywo ceramiczne otrzymane w zakresie temperatury maksymalnego spie- kania (1100- 1200°C) ma nasiąkliwość 0,4- 3,8 % oraz 0,7 R, 3,87 - 30, 13 kN/cm' (tab. 7). Własności fizyczne tworzywa spieczonego pozwalają określić surowce ilaste ze Skoków jako przydatne do produkcji wyrobów o czerepie spieczonym - kamionkowych bądź klinkierowych. Jednocześnie bardzo słabe pęcznienie termiczne nie rokuje możliwości wykorzystania omawianych surowców do produkcji keramzytu.

PODSUMOWANIE

Utwory ilaste ze Skoków zaliczono do serii hieroglifowo-pseudo oolitowej

występującej w górnej części pstrego piaskowca środkowego. Podstawą takiego ustalenia pozycji stratygraficznej było stwierdzenie warstwy onkoidów kalcyt 0-

wych przyjętych w literaturze za charakterystyczne dla pstrego piaskowca środ

kowego.

Skały ilaste ze Skoków zbudowane są głównie z minerałów ilastych, których

udział wynosi ok. 50%. Wśród nich podstawowym składnikiem jest illit stanowią

cy ok. 60 -70%. Prócz niego występuje kaolinit, klinochlor, minerał mieszanopakietowy illit - smektyt oraz smektyt szeregu beidelit - nontronit. W warstwach

spągowych notuje się zespół minerałów ilastych typu illit - klinochlor - kaolinit-

minerał mieszanopakietowy illit - smektyt. Warstwy stropowe charakteryzują się zespołem illit - kaolinit - smektyt szeregu beidelit - nontronit. Pozostałymi skład-

(14)

Tabela 7 Wl ... l'lcl.aloaieue ..-oMÓW łlatydl ze Skoków

,

Tworzywo porowate Tworzywo spieczone

Interwał "

Nr pr~bki S. Iv, R,

zakres interwał zakres ^interwał pęcznienia

% ~. kN/cm² termicznego

wypalania wypalania wypalania wypalania ·C

·C ·C ·C ·C

R-41 9,7 29,7 0,68 850-1010 160 1010 1100 90 150

R·42 5,7 20,0 no 850-1025 175 1025-1150 125 100

R-43 5,0 25,0 0,33 850-1020 170 1020-1100 80 150

R·44 4,8 20,4 0,33 850-1020 170 1020-1150 130 100

R·45 3,7 17,5 no 850-1065 215 1065-1200 135 50

R-46 5,6 21,3 no 850-1020 170 1020-1150 130 100

R-47 5,5 20,2· 0,33 850-1020 170 1020-1125 105 125

R-48 3,9 18,4 0,20 850-1105 255 1105-1200 95 50

R·49· 4,4 17,0 0,29 850-1065 215 1065-1200

m

⁵⁰

R·50 4,0 15,7 no 850-1075 225 1075-1200 125 50

Sw - skurczliwość wysychania, W: - woda zarobowa, R., - wytrzymałość na ściskanie kształtki surowca wysuszonego w temp. 20°C, no - nie oznaczono; badania wykonali: K. Szamałek i R. Wyrwieki. . .

(15)

Tabela 8 WI • .,.ośt1 fizycZIle tworzy". cera_zllt'go

Tworzywo porowate Tworzywo spieczone

Nr

próbki J:DI. ^S< ^N, ^{0,7 Re} ^C.bJ. T_l .pIUł. S< N, 0,7 Re CDbJ•

oC % '!I~ kN/em^l glem^J oC % % ^kN^/em^l ^glcm^J

R-41 nieprzydatny Z powodu zawartości margla 1100 13,8 1,8 4,62 2,34

R-42 900 5,5 11,7 2,80 2,04 1150 10.1 1,9 16,25 2,30

R-43 900 6,3 13,5 1,27 1.90 1100 10,4 3,8 3.87 2,05

R-44 . 900 4,8 13,3 1,62 1.99 1150 11,9 0.5 15.30 2.55

R-45 900 3,4 12,1 1,06 2,02 1200 9,2 1.6 13.92 2,39

R-46 1000 8.5 ^9,7 ^3,13 ^2,¹⁹ ¹¹²⁵ ^13,3 ^0,4 ^30,13 ^2.49

R-47 900 5,5 12,9 1,12 2,04 1200 13,7 0,6 14,97 2,58

R-48 950 3,9 12.7 . 1,76 2,05 1200 9,7 1,4 16,52 2.46

R-49 nieprzydatny z powodu zawartości margla 1200 10,7 0.5 17,67 2,59

R-50 1050

I

^5,6

I

^9,2

I

^2,71

I

^2,17 ^- ¹²⁰⁰ ^9,6 ^0,8 ^13.16 ^2.54

T.._PI^{. -} temperatura optymalna dla wypalenia tworzywa porowatego, Sc - skurczliwość całkowita, N" - nasiąkliwoK na zimno, 0,7 Re - wytrzymałość na ściska

nie, C"'J. - eiężar objętościow)', T_I."lm. - temperatura maksymalnego spieczenia; badania wykonali: K. Szamałek i R. Wyrwieki